[发明专利]一种聚光光伏电池散热装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，更具体地，涉及一种聚光光伏电池散热装置。

背景技术

聚光光伏CPV是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池，即太阳电池，直接转换为电能的技术。一般商用太阳电池的光电转换效率为6％～15％，聚光硅太阳电池的实验室最高效率为27.6％，在运行的过程中，未被利用的太阳辐射能除了一部分被反射外，大部分被电池吸收转化为热能。如果这些吸收的热量不能及时排除，电池温度就会逐渐升高，发电效率将降低-0.2％～-0.5％/K。此外，太阳电池长期在高温下工作会迅速老化，从而缩短太阳电池的使用寿命。因此，光伏电池的冷却与散热对提升光伏发电效率以及延长使用寿命具有重要意义。

现有的光伏电池散热技术主要有以下几类：气体冷却、液浸冷却、微通道散热和纳米流体散热系统。气体冷却是最常见的散热方法，一般通过安装冷却风扇强迫空气对流冷却，但是电池与空气之间的换热系数低，故冷却散热效果欠佳。

液浸冷却利用热管的高传热特性能将热量及时移走，在小型液浸聚光光伏发电系统中采用热管换热器，能在较短时间内及时带走太阳电池上积聚的热量，并确保其能正常工作，但一般液浸冷却需要以分离式热管作为二次散热装置，结构比较复杂。

微通道散热是使用槽宽和壁厚均为50μm，通道的高宽比约为10的微通道冷却器，在水流量为10mL/s时，冷却热流密度可达790W/cm²。微通道冷却器的缺点是工质流动方向的温度和压力梯度较大，从而导致泵或风机的功耗增加。纳米流体散热是利用纳米流体作为导热流体用于去除太阳电池板上多余的热量，以便使太阳电池温度保持在所期望的工作温度范围内，但是纳米流体散热成本较高。

发明内容

本发明为解决上述技术问题或者部分地解决上述技术问题提供一种聚光光伏电池散热装置。

根据本发明的一方面提供一种聚光光伏电池散热装置，包括：与光伏电池的下表面相连的双流体下腔室；所述双流体下腔室内装有低沸点工质层和液态金属层；所述低沸点工质层通过第一双流体导管与双流体上腔室的底部相通，所述液态金属层通过第二双流体导管与所述双流体上腔室的底部相通；所述双流体上腔室的外部环绕有冷却水管。

其中，所述聚光光伏电池散热装置还包括：通过导热胶设置在所述光伏电池与所述双流体下腔室之间的导热板；与所述光伏电池的上表面相连的二次聚光透镜，与所述二次聚光透镜相连的菲涅尔透镜，以及用于固定所述二次聚光透镜和所述菲涅尔透镜的透镜支架。

其中，所述聚光光伏电池散热装置还包括与光伏发电模块相连的太阳追踪装置，所述太阳追踪装置用于根据太阳的位置驱动光伏发电模块运动，以使太阳光垂直入射至所述光伏发电模块；所述光伏发电模块包括所述光伏电池、所述菲涅尔透镜和所述二次聚光透镜。

其中，所述聚光光伏电池散热装置还包括与所述冷却水管相连的泵。

其中，所述导热板的上板面的面积和所述双流体下腔室的顶面的面积均大于所述光伏电池的下表面的面积。

其中，所述液态金属层中的液态金属包括：镓基合金、铟基合金、铋基合金、镓、铟、铋中的一种或多种。

其中，所述低沸点工质层中的低沸点工质包括：正戊烷、异戊烷、五氟丁烷、五氟丙烷的一种或多种。

其中，所述双流体下腔室的材料为有机玻璃、铜、铝或铝合金。其中，所述双流体上腔室和所述导热板的材料均为铜、铝或铝合金。

其中，所述第一双流体导管和所述第二双流体导管均为柔性管。

本发明提供的一种聚光光伏电池散热装置，通过选用低沸点工质和液态金属，利用液态金属的流动性和高导热率，以及通过汽化后的低沸点工质带动液态金属流动实现自驱动循环散热，一方面使光伏电池在工作中产生的热量快速与冷却水管中的冷却水进行换热，从而快速冷却光伏电池，达到提高光伏电池的光电转换率的目的；另一方面冷却水吸收热量后可储于热水罐中备用，实现能源的合理利用。同时，该聚光光伏电池散热装置的设计合理、安装方便、成本低、散热效果好以及安全性较高，因此具有广阔的市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的聚光光伏电池散热装置的结构示意图；